畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）交通燈的PLC程序設(shè)計(jì)

1、目錄摘要3第一章 引言41.1 概述41.2 plc的特點(diǎn)及應(yīng)用41.2.1 plc的特點(diǎn)41.2.2 plc的應(yīng)用41.3 plc的結(jié)構(gòu)及原理5 1.3.1 plc的結(jié)構(gòu)及分類6 1.3.2 plc的工作原理8 1.3.3 plc的編程語言、編程結(jié)構(gòu)和基本指令9第二章 plc控制交通燈系統(tǒng) 14 2.1 十字路口交通燈控制實(shí)際情況 142.2 結(jié)合十字路口交通燈的路況模擬控制實(shí)驗(yàn) 142.3 交通燈控制流程圖 15第三章 交通燈硬件設(shè)計(jì) 153.1 硬件及外圍元器件的選擇 163.2 plc外部接線圖的設(shè)計(jì)163.3 交通燈的保護(hù)措施173.4 干擾的來源173.5 抗干擾措施18第四章 交

2、通燈控制程序設(shè)計(jì) 184.1 十字路口交通燈模擬控制時(shí)序圖 184.2 可編程控制器i/o端口分配表 204.3 控制程序梯形圖 224.4 程序設(shè)計(jì) 25第五章 設(shè)計(jì)總結(jié)285.1 難點(diǎn)分析285.2 調(diào)試的錯(cuò)誤與修改方法285.3 設(shè)計(jì)的體會(huì)及心得29致謝30參考文獻(xiàn)30摘要隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市交通問題越來越引起人們的關(guān)注。人、車、路三者關(guān)系的協(xié)調(diào)，已成為交通管理部門需要解決的重要問題之一。城市交通控制系統(tǒng)是用于城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、交通信號(hào)燈控制與交通疏導(dǎo)的計(jì)算機(jī)綜合管理系統(tǒng)，它是現(xiàn)代城市交通監(jiān)控指揮系統(tǒng)中最重要的組成部分。 隨著城市機(jī)動(dòng)車量的不斷增加，如何采用合適的控制方法，最大限度利

3、用好耗費(fèi)巨資修建的城市高速道路，緩解主干道與匝道、城區(qū)同周邊地區(qū)的交通擁堵狀況，越來越成為交通運(yùn)輸管理和城市規(guī)劃部門亟待解決的主要問題。本文就城鄉(xiāng)交通燈模擬控制系統(tǒng)的電路原理、設(shè)計(jì)計(jì)算和實(shí)驗(yàn)調(diào)試等問題來進(jìn)行具體分析討論。實(shí)現(xiàn)路口交通燈系統(tǒng)的控制方法很多，可以用標(biāo)準(zhǔn)邏輯器件、可編程序控制器plc、單片機(jī)等方案來實(shí)現(xiàn)。由于我對(duì)plc較熟悉，最終我選擇了用可編程的控制器plc來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的設(shè)計(jì)，完成本次課設(shè)的題目。 關(guān)鍵字：  plc 交通燈 程序 報(bào)告 設(shè)計(jì)第一章 引言1.1 概述plc即可編程控制器（programmable logic controller，是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的

4、新型工業(yè)控制裝置。在1987年國際電工委員會(huì)（international electrical committee）頒布的plc標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)plc做了如下定義：“plc是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。plc及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。”1.2 plc的特點(diǎn)及應(yīng)用1.2.1 plc的特點(diǎn)1.可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)2.配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)3

5、.易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員的歡迎4.系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，易于改造5.體積小，重量輕，能耗低。1.2.2 plc的應(yīng)用領(lǐng)域目前，plc在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。1.開關(guān)量的邏輯控制這是plc最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。2.模擬量控制在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速

6、度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量（analog）和數(shù)字量（digital）之間的a/d轉(zhuǎn)換及d/a轉(zhuǎn)換。plc廠家都生產(chǎn)配套的a/d和d/a轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。3.運(yùn)動(dòng)控制plc可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(guān)量i/o模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要plc廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。4.過程控制過程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，plc

7、能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。pid調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型plc都有pid模塊，目前許多小型plc也具有此功能模塊。pid處理一般是運(yùn)行專用的pid子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用。5.數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代plc具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票怼?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系

8、統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。6.通信及聯(lián)網(wǎng)plc通信含plc間的通信及plc與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各plc廠商都十分重視plc的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的plc都具有通信接口，通信非常方便。1.3 plc的結(jié)構(gòu)及原理1.3.1 plc的結(jié)構(gòu)及分類plc主要由cpu模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程器組成（見圖1-1）.plc的特殊功能模塊用來完成某些特殊的任務(wù)。1. cpu模塊cpu主要由微處理器（cpu芯片）和存儲(chǔ)器組成。在plc控制系統(tǒng)中，cpu模塊相當(dāng)于認(rèn)得大腦和心臟，它不斷的采集輸入信號(hào)，執(zhí)行用戶程序，

9、刷新系統(tǒng)輸出；存儲(chǔ)器用來存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)。并存入規(guī)定的寄存器中，同時(shí)，診斷電源和plc內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯(cuò)誤等。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，去指揮有關(guān)的控制電路， 與通用計(jì)算機(jī)一樣，主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，還有外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。它確定了進(jìn)行控制的規(guī)模、工作速度、內(nèi)存容量等。內(nèi)存主要用于存儲(chǔ)程序及數(shù)據(jù)，是plc不可缺少的組成單元。 cpu的控制器控制cpu工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號(hào)控制。 cpu的運(yùn)算器用于進(jìn)行數(shù)字或邏輯運(yùn)算

10、，在控制器指揮下工作。 cpu的寄存器參與運(yùn)算，并存儲(chǔ)運(yùn)算的中間結(jié)果，它也是在控制器指揮下工作。cpu雖然劃分為以上幾個(gè)部分，但plc中的cpu芯片實(shí)際上就是微處理器，由于電路的高度集成，對(duì)cpu內(nèi)部的詳細(xì)分析已無必要，我們只要弄清它在plc中的功能與性能，能正確地使用它就夠了。cpu模塊的外部表現(xiàn)就是它的工作狀態(tài)的種種顯示、種種接口及設(shè)定或控制開關(guān)。一般講，cpu模塊總要有相應(yīng)的狀態(tài)指示燈，如電源顯示、運(yùn)行顯示、故障顯示等。箱體式plc的主箱體也有這些顯示。它的總線接口，用于接i/o模板或底板，有內(nèi)存接口，用于安裝內(nèi)存，有外設(shè)口，用于接外部設(shè)備，有的還有通訊口，用于進(jìn)行通訊。cpu模塊上還有

11、許多設(shè)定開關(guān)，用以對(duì)plc作設(shè)定，如設(shè)定起始工作方式、內(nèi)存區(qū)等。2. i/o模塊輸入（input）模塊和輸出（output）模塊簡稱i/o模塊，他們相當(dāng)于人的眼、耳、鼻、手、腳，是聯(lián)系外部現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和cpu模塊的橋梁。plc的對(duì)外功能，主要是通過各種i/o接口模塊與外界聯(lián)系的，按i/o點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，i/o模塊可多可少，但其最大數(shù)受cpu所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。i/o模塊集成了plc的i/o電路，其輸入暫存器反映輸入信號(hào)狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。3. 編程器編程器是用來生成用戶程序，便用它來編輯、檢查、修改用戶程序，監(jiān)視用戶程序的執(zhí)行情況。手持式編程

12、器不能直接輸入和編輯梯形圖，只能輸入好編輯指令表程序，因此又叫做指令編輯器。它的體積小，價(jià)格便宜，一般用來給小型的plc編程，或者用與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和維護(hù)。4. 電源plc使用ac 220v電源或dc 24v電源。內(nèi)部的開關(guān)電源為各模塊提供不同等級(jí)的直流電源。小型的plc可以為輸入電路和外部的電子傳感器（例如接近開關(guān)）提供dc 24v電源，驅(qū)動(dòng)plc負(fù)載的直流電源一般由用戶提供。5.plc的通信聯(lián)網(wǎng) plc具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使plc與plc 之間、plc與上位計(jì)算機(jī)以及其他智能設(shè)備之間能夠交換信息，形成一個(gè)統(tǒng)一的整體，實(shí)現(xiàn)分散集中控制。現(xiàn)在幾乎所有的plc新產(chǎn)品都有通信聯(lián)網(wǎng)功能，它和計(jì)算機(jī)一樣具

13、有rs-232接口，通過雙絞線、同軸電纜或光纜，可以在幾公里甚至幾十公里的范圍內(nèi)交換信息。 當(dāng)然，plc之間的通訊網(wǎng)絡(luò)是各廠家專用的，plc與計(jì)算機(jī)之間的通訊，一些生產(chǎn)廠家采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線，并向標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議靠攏，這將使不同機(jī)型的plc之間、plc與計(jì)算機(jī)之間可以方便地進(jìn)行通訊與聯(lián)網(wǎng)。 了解了plc的基本結(jié)構(gòu)，我們?cè)谫徺I程控器時(shí)就有了一個(gè)基本配置的概念，做到既經(jīng)濟(jì)又合理，盡可能發(fā)揮plc所提供的最佳功能。分類根據(jù)硬件結(jié)構(gòu)的不同，可以將plc分為整體式和模塊式。按plc的功能分：低檔型、中當(dāng)選、高檔型。    可編程序控制器規(guī)模分類   

14、  類型 i/o點(diǎn)數(shù) 存儲(chǔ)器容量      微型plc 64點(diǎn)以下 1-2kb（字節(jié)）      小型plc 64-128點(diǎn) 2-4kb（字節(jié)）      中型plc 128-512點(diǎn) 4-16kb（字節(jié)）      大型plc 512-8192點(diǎn) 16-64kb（字節(jié)）

15、0;     超大型plc 大于8192點(diǎn) 64-128kb（字節(jié)）       可編程序控制器的規(guī)模劃分并無嚴(yán)格的界限，目前微、小型的機(jī)器也具有以前中、大型機(jī)的功能1.3.2 plc的工作原理可編程控制器是從繼電器控制系統(tǒng)發(fā)展而來的，它的梯形圖程序與繼電器系統(tǒng)電路圖很相似，梯形圖中的某些編程元件也沿用了繼電器這一名稱，如輸入繼電器、輸出繼電器等等。這種用計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)的“軟繼電器”，與繼電器系統(tǒng)中的物理繼電器在功能上也有某些相似之處。繼電器在控制系統(tǒng)中有功率放大、電氣隔離、邏輯運(yùn)算的

16、作用。plc有兩種基本的工作狀態(tài)，即運(yùn)行（run）狀態(tài)與停止（stop）狀態(tài)。在運(yùn)行狀態(tài)，plc通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序不實(shí)現(xiàn)控制功能。為了使plc的輸出及時(shí)地響應(yīng)隨時(shí)可能變化的輸入信號(hào)，用戶程序不是只執(zhí)行一次，而是反復(fù)不斷地重復(fù)執(zhí)行，直至plc停機(jī)或切換到stop工作狀態(tài)。除了執(zhí)行用戶程序之外，在每次循環(huán)過程中，plc還要完成內(nèi)部處理、通信處理等工作，一共有五個(gè)階段（見圖2）。plc的這種周而復(fù)始的循環(huán)工作方式稱為掃描工作方式。由于計(jì)算機(jī)執(zhí)行指令的速度極高，從外部輸入-輸出關(guān)系來看，處理過程似乎是同時(shí)完成的。在內(nèi)部處理階段，plc檢查cpu模塊內(nèi)部的硬件是否正常，將監(jiān)控定時(shí)器復(fù)位，以及

17、完成別的一些內(nèi)部工作。在通信服務(wù)階段，plc與別的帶微處理器的智能裝置通信，響應(yīng)編程器鍵入的命令，更新編程器的顯示內(nèi)容。當(dāng)plc處于停止（stop）狀態(tài)時(shí)，只執(zhí)行以上的操作。plc處于運(yùn)行（run）狀態(tài)時(shí)，還要完成另外三個(gè)階段的操作。讀取輸入執(zhí)行用戶程序處理通信請(qǐng)求自診斷檢查改寫輸出讀取輸入處理通信請(qǐng)求自診斷檢查改寫輸出run模式stop模式圖 2 掃描過程在plc的存儲(chǔ)器中，設(shè)置了一片區(qū)域用來存放輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的狀態(tài)，它們分別稱為輸入映象寄存器和輸出映象寄存器。plc梯形圖中別的編程元件也有對(duì)應(yīng)的映象存儲(chǔ)區(qū)，它們統(tǒng)稱為元件映象寄存器。plc的用戶程序由若干條指令組成，指令在存儲(chǔ)器中按步序

18、號(hào)順序排列。在沒有跳轉(zhuǎn)指令時(shí)，cpu從第一條指令開始，逐條順序地執(zhí)行用戶程序，直到用戶程序結(jié)束之處。在程序執(zhí)行階段，當(dāng)執(zhí)行指令時(shí)，從輸入映象寄存器或別的元件映象寄存器中將有關(guān)編程元件的“0”/“1”狀態(tài)讀出來，并根據(jù)指令的要求執(zhí)行相應(yīng)的邏輯運(yùn)算，運(yùn)算的結(jié)果寫入到對(duì)應(yīng)的元件映象寄存器中。因此，各編程元件的映象寄存器（輸入映象寄存器除外）的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而變化。在輸出處理階段，cpu將輸出映象寄存器的“0”/“1”狀態(tài)傳送到輸出鎖存器，經(jīng)輸出模塊隔離和功率放大后驅(qū)動(dòng)外部的負(fù)載。1.3.3 plc的編程語言、編程結(jié)構(gòu)和基本指令現(xiàn)代的plc一般備有多種編程語言，供用戶使用。但不同廠家的plc的編程

19、語言有很大的區(qū)別，用戶不得不學(xué)習(xí)多種編程語言和查找故障的方法。因此，iec（國際電工委員會(huì)）1994年5月公布了可編程序控制器標(biāo)準(zhǔn)（iec1131）。該標(biāo)準(zhǔn)由以下5部分組成：通用信息、設(shè)備與測(cè)試要求、plc的編程語言、用戶指南和通訊。由其制定的編程語言即滿足目前市場(chǎng)的要求，又適應(yīng)未來技術(shù)的發(fā)展。同時(shí)，iec11313詳細(xì)說明了句法、語義和下述5種plc編程語言（見圖4）的表達(dá)方式：順序功能圖梯形圖功能塊圖指令表文本結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)中有兩種圖形語言梯形圖（ld）和功能塊圖（fbd），還有兩種文字語言指令表（il）和結(jié)構(gòu)文本（st），可以認(rèn)為順序功能圖（sfc）是一種結(jié)構(gòu)塊控制程序流程圖。順序功能圖（sf

20、c）sfc提供了一種組織程序的圖形方法，在sfc中可以用別的語言嵌套編程。步、轉(zhuǎn)換和動(dòng)作（action）是sfc中的三種主要元件（見圖5）。步是一種邏輯塊，即對(duì)應(yīng)于特定的控制任務(wù)的編程邏輯；動(dòng)作是控制任務(wù)的獨(dú)立部分；轉(zhuǎn)換是從一個(gè)任務(wù)到另一個(gè)任務(wù)的原因。作為梯形圖語言，sfc提供用戶了以上三種基本結(jié)構(gòu)（見圖5）。在順序結(jié)構(gòu)中，cpu首先反復(fù)執(zhí)行1中的動(dòng)作，直到轉(zhuǎn)換1變?yōu)椤?”狀態(tài)，cpu才處理第2步。在選擇支路中，取決于哪一個(gè)轉(zhuǎn)換是活動(dòng)的，cpu只執(zhí)行一條支路。在并行支路中，所有的支路被同時(shí)執(zhí)行。對(duì)于目前大多數(shù)plc來說，sfc還僅僅作為組織編程的工具使用，尚需用其它的編程語言（如梯形圖）將它轉(zhuǎn)

21、換為plc可執(zhí)行的程序。因此，通常只是將sfc作為plc的輔助編程工具，而不是一種獨(dú)立的編程語言。 梯形圖(ld)梯形圖是使用得最多的plc圖形編程語言，有時(shí)又被稱為電路或程序。它是一種軟件信息，是一種反映plc的輸入輸出控制邏輯關(guān)系的程序軟件，它與傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)的梯形圖（硬件）電路不同，不是真正的物理（硬件）電路，一定不能把它們當(dāng)作硬件電路來看待。由于梯形圖與繼電器控制系統(tǒng)的電路圖很相似，具有直觀易懂的優(yōu)點(diǎn)，因此很容易被工廠熟悉繼電器控制的電氣技術(shù)人員掌握，特別適用于開頭量邏輯控制。iec1131-3的梯形圖中除了線圈、常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)外，還允許增加功能和功能塊。1、梯形圖的主要特點(diǎn)

22、（1）plc梯形圖是的某些編程元件沿用了繼電器這一名稱，如輸入繼電器、輸出繼電器、內(nèi)部輔助繼電器等。但是它們不是真實(shí)物理繼電器（即硬件繼電器），而是在軟件中使用的編程元件。（2）梯形圖兩側(cè)的垂直公共線稱為公共母線（bus bar）。在分析梯形圖的邏輯關(guān)系時(shí)，為了借用繼電器電路圖的分析方法，可以想象左右兩側(cè)母線之間有一個(gè)左正右負(fù)的直流電源電壓。當(dāng)圖6中的觸點(diǎn)1、2接通時(shí)，可假設(shè)“概念電流”或“能流”（power flow）從左向右流動(dòng)，這一方向與執(zhí)行用戶程序時(shí)的邏輯運(yùn)算的順序一致。能流的方向只能從左向右流動(dòng)，因此圖6中（a）圖應(yīng)改為圖（b）所示的等效電路。（3）根據(jù)梯形圖中各觸點(diǎn)的狀態(tài)和邏輯關(guān)系

23、，求出與圖中各線圈對(duì)應(yīng)的編程元件的狀態(tài)，稱為梯形圖的邏輯解算。邏輯運(yùn)算是按梯形圖中從上到下、從左到右的順序進(jìn)行的。解算的結(jié)果立即可以被后面的邏輯解算所利用。邏輯結(jié)算是根據(jù)輸入映象寄存器中的值，而不是根據(jù)解算瞬時(shí)外部輸入觸點(diǎn)的狀態(tài)來進(jìn)行的。（4）梯形圖中的線圈應(yīng)放在最右邊，圖7（a）的電路應(yīng)改為圖7（b）中的電路。（5）梯形圖中各編程元件的常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)均可無限次的使用。2、梯形圖經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法：（1）.可根據(jù)原有的繼電邏輯控制圖進(jìn)行轉(zhuǎn)化設(shè)計(jì)；（2）.沒有固定的方法和步驟可遵循，試探性和隨意性強(qiáng)；（3）.由于需要中間變量完成記憶聯(lián)鎖互鎖，需要考慮的因素很多；（4）.設(shè)計(jì)耗時(shí)長，且修改麻煩；3、

24、梯形圖編規(guī)則：（1）、 每個(gè)繼電器的線圈和它的觸點(diǎn)均用同一編號(hào)，每個(gè)元件的觸點(diǎn)使用時(shí)沒有數(shù)量限制。（2）、 梯形圖每一行都是從左邊開始，線圈接在最右邊（線圈右邊不允許再有接觸點(diǎn)），如圖(a)錯(cuò)，圖(b)正確。 （3）、線圈不能直接接在左邊母線上。（4）、在一個(gè)程序中，同一編號(hào)的線圈如果使用兩次，稱為雙線圈輸出，它很容易引起誤操作，應(yīng)盡量避免。（5）、在梯形圖中沒有真實(shí)的電流流動(dòng)，為了便于分析plc的周期掃描原理和邏輯上的因果關(guān)系，假定在梯形圖中有“電流”流動(dòng)，這個(gè)“電流”只能在梯形圖中單方向流動(dòng)即從左向右流動(dòng)，層次的改變只能從上向下。 下圖是一個(gè)錯(cuò)誤的橋式電路梯形圖。功能塊圖(fbd)這是一種

25、類似于數(shù)字邏輯電路的編程語言，具有數(shù)字電路基礎(chǔ)的人很容易掌握。該編程語言用類似與門、或門的方框來表示邏輯運(yùn)算關(guān)系，方框的左側(cè)為邏輯運(yùn)算輸入變量，右側(cè)為輸出變量，輸入端、輸出端的小圓圈表示“非”運(yùn)算，信號(hào)是自左向右流運(yùn)的。像sfc一樣，功能塊圖fbd也是一種圖形語言，在fbd中也允許嵌入別的語言（如梯形圖、指令表和結(jié)構(gòu)文本）。指令表(il)指令表：又叫語句表，類似計(jì)算機(jī)匯編語言形式，用指令的記助符編程。例：下圖是三菱公司的fx2n系列產(chǎn)品的最簡單的梯形圖例 end x000 x0001 y000 x010 它有兩組，第一組用以實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)、停止控制。第二組僅一個(gè)end指令，用以結(jié)束程序。 梯形圖與助

26、記符的對(duì)應(yīng)關(guān)系： 助記符指令與梯形圖指令有嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系，而梯形圖的連線又可把指令的順序予以體現(xiàn)。一般講，其順序?yàn)椋合容斎?，后輸出（含其他處理）；先上，后下；先左，后右。有了梯形圖就可將其翻譯成助記符程序。上圖的助記符程序?yàn)椋?地址 指令 變量 0000 ld x000 0001 or x010 0002 and not x001 0003 out y0000004 end 反之根據(jù)助記符，也可畫出與其對(duì)應(yīng)的梯形圖。 plc的基本指令有輸入輸出指令（ld/ldi/out）；觸點(diǎn)串連指令（and/andi）、并聯(lián)指令（or/ori）；電路塊的并聯(lián)和串聯(lián)指令（orb、anb）；程序結(jié)束指令（end

27、）.4. 電路塊的并聯(lián)和串聯(lián)指令（orb、anb）含有兩個(gè)以上觸點(diǎn)串聯(lián)連接的電路稱為“串聯(lián)連接塊”，串聯(lián)電路塊并聯(lián)連接時(shí)，支路的起點(diǎn)以ld或ldnot指令開始，而支路的終點(diǎn)要用orb指令。orb指令是一種獨(dú)立指令，其后不帶操作元件號(hào)，因此，orb指令不表示觸點(diǎn)，可以看成電路塊之間的一段連接線。如需要將多個(gè)電路塊并聯(lián)連接，應(yīng)在每個(gè)并聯(lián)電路塊之后使用一個(gè)orb指令，用這種方法編程時(shí)并聯(lián)電路塊的個(gè)數(shù)沒有限制；也可將所有要并聯(lián)的電路塊依次寫出，然后在這些電路塊的末尾集中寫出orb的指令，但這時(shí)orb指令最多使用7次。將分支電路（并聯(lián)電路塊）與前面的電路串聯(lián)連接時(shí)使用anb指令，各并聯(lián)電路塊的起點(diǎn)，使用

28、ld或ldnot指令；與orb指令一樣，anb指令也不帶操作元件，如需要將多個(gè)電路塊串聯(lián)連接，應(yīng)在每個(gè)串聯(lián)電路塊之后使用一個(gè)anb指令，用這種方法編程時(shí)串聯(lián)電路塊的個(gè)數(shù)沒有限制，若集中使用anb指令，最多使用7次。5. 程序結(jié)束指令（end）在程序結(jié)束處寫上end指令，plc只執(zhí)行第一步至end之間的程序，并立即輸出處理。若不寫end指令，plc將以用戶存貯器的第一步執(zhí)行到最后一步，因此，使用end指令可縮短掃描周期。另外。在調(diào)試程序時(shí)，可以將end指令插在各程序段之后，分段檢查各程序段的動(dòng)作，確認(rèn)無誤后，再依次刪去插入的end指令。其他的一些指令，如置位復(fù)位、脈沖輸出、清除、移位、主控觸點(diǎn)、

29、空操作、跳轉(zhuǎn)指令等，同學(xué)們可以參考一些課外書，在這里我們不詳細(xì)介紹了。在plc編程器中，一般情況下，x代表輸入繼電器，y代表輸出繼電器，m代表輔助繼電器，spm代表專用輔助繼電器，t代表定時(shí)器，c代表計(jì)數(shù)器，s代表狀態(tài)繼電器，d代表數(shù)據(jù)寄存器，mov代表傳輸?shù)取５诙?plc控制交通燈系統(tǒng)2.1 十字路口交通燈控制實(shí)際情況在一般的十字路口都有紅、黃、綠三個(gè)信號(hào)燈對(duì)交通實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制啟動(dòng)開關(guān)合上后，南北紅燈維持30s，同時(shí)東西紅燈亮25s后，閃亮3s，東西黃燈亮2s。然后，東西紅燈維持30s，同時(shí)南北綠燈亮25s后，閃亮3s，南北黃燈亮2s，之后一直循環(huán)。循環(huán)控制方式交通燈變化順序表（單循環(huán)周期3

30、0秒） 1. 系統(tǒng)工作后，首先南北紅燈亮并維持30s；在此同時(shí)，東西綠燈亮并維持25s，到25s時(shí)，東西綠燈閃亮，閃亮3s后熄滅。東西綠燈熄滅時(shí)，東西黃燈亮并維持2s。到2s時(shí)，東西黃燈熄滅，東西紅燈亮；同時(shí)南北紅燈熄滅，南北綠燈亮。2. 東西紅燈亮并維持30s；在此同時(shí)，南北綠燈亮并維持25s，到25s時(shí)，南北綠燈閃亮，閃亮3s后熄滅。南北綠燈熄滅時(shí)，南北黃燈亮并維持2s。到2s時(shí)，南北黃燈熄滅，南北紅燈亮；同時(shí)東西紅燈熄滅，東西綠燈亮。至此，結(jié)束一個(gè)工作循環(huán)。2.2 結(jié)合十字路口交通燈的路況模擬控制實(shí)驗(yàn)在plc交通燈模擬模塊中，東西南北每面都有3個(gè)控制燈，分別為： 禁止通行燈 （亮?xí)r為紅色

31、） 準(zhǔn)備禁止通行燈 （亮?xí)r為黃色） 直通燈 （亮?xí)r為綠色） 結(jié)合十字路口交通燈實(shí)際情況設(shè)計(jì)交通燈模擬控制系統(tǒng)如下：當(dāng)交通燈系統(tǒng)啟動(dòng)開關(guān)接通時(shí)，南北紅燈亮并維持30s；在此同時(shí)，東西綠燈亮并維持25s，到25s時(shí)，東西綠燈閃亮，閃亮3s后熄滅。東西綠燈熄滅時(shí)，東西黃燈亮并維持2s。到2s時(shí)，東西黃燈熄滅，東西紅燈亮；同時(shí)南北紅燈熄滅，南北綠燈亮。東西紅燈亮并維持30s；在此同時(shí)，南北綠燈亮并維持25s，到25s時(shí)，南北綠燈閃亮，閃亮3s后熄滅。南北綠燈熄滅時(shí)，南北黃燈亮并維持2s。到2s時(shí)，南北黃燈熄滅，南北紅燈亮；同時(shí)東西紅燈熄滅，東西綠燈亮。至此，結(jié)束一個(gè)工作循環(huán)。2.3 十字路口交通燈流程

32、圖第三章 交通燈硬件設(shè)計(jì)3.1 交通燈硬件及外圍元器件的選擇 根據(jù)信號(hào)燈的要求，所有器件有：三菱fx系列plc，紅黃綠色信號(hào)燈各4個(gè)，各種傳感器以及若干導(dǎo)線。3.2 plc外部接線圖的設(shè)計(jì)輸入，輸出接口連線如下圖所示： 由圖可見啟動(dòng)按鈕sb1接于輸入繼電器x0端，停止按鈕sb2接于輸入繼電器x1端，東西方向綠燈接于輸出繼電器y5端，東西方向黃燈接于輸出繼電器y4端，東西方向的紅燈接于輸出繼電器的y3端，南北方向的綠燈接于輸出繼電器的y2端，南北方向的黃燈接于輸出繼電器的y1端，南北方向的紅燈接于輸出繼電器的y0端。將輸出端的com1和com2用導(dǎo)線相連，輸出端的電源為交流220v。如果信號(hào)燈的

33、功率較大，一個(gè)輸出繼電器不能帶動(dòng)兩只信號(hào)燈，可以采用一個(gè)輸出點(diǎn)驅(qū)動(dòng)一只信號(hào)燈，也可以采用輸出繼電器先帶動(dòng)中間繼電器，再由中間繼電器驅(qū)動(dòng)信號(hào)燈。 3.3 交通燈的保護(hù)措施感應(yīng)線圈(電感式傳感器)電感式傳感器其主要部件是埋設(shè)在公路下十幾厘米深處的環(huán)狀絕緣電線(特別適合新鋪道路，可用混凝土直接預(yù)埋，老路則需開挖再埋)。當(dāng)有高頻電流通過電感時(shí)，公路面上就會(huì)形成如圖1(a)中虛線所形成的高頻磁場(chǎng)。當(dāng)汽車進(jìn)入這一高頻磁場(chǎng)區(qū)時(shí)，汽車就會(huì)產(chǎn)生渦流損耗，環(huán)狀絕緣電線的電感開始減少。當(dāng)汽車正好在該感應(yīng)線圈的正上方時(shí)，該感應(yīng)線圈的電感減到最小值。當(dāng)汽車離開這高頻磁場(chǎng)區(qū)時(shí)，該感應(yīng)線圈電感逐漸復(fù)原到初始狀態(tài)。由于電感變

34、化該感應(yīng)線圈中流動(dòng)的高頻電流的振幅(本論文所涉及的檢測(cè)工作方式)和相位發(fā)生變化，因此，在環(huán)的始端連接上檢測(cè)相位或振幅變化的檢測(cè)器，就可得到汽車通過的電信號(hào)。若將環(huán)狀絕緣電線作為振蕩電路的一部分，則只要檢測(cè)振蕩頻率的變化即可知道汽車的存在和通過。電感式傳感器的高頻電流頻率為60khz，尺寸為 2×3m，電感約為100h.這種傳感器可檢測(cè)的電感變化率在0.3以上。電感式傳感器安裝在公路下面，從交通安全和美觀考慮, 它是理想的傳感器。傳感器最好選用防潮性能好的原材料。檢測(cè)汽車存在的具體實(shí)現(xiàn)是在感應(yīng)線圈的始端連接上檢測(cè)電感電流變化的檢測(cè)器, 并將之轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)脈沖電壓輸出。其具體電路圖由三部分

35、組成:信號(hào)源部分、檢測(cè)部分、比較鑒別部。傳感器的鋪設(shè)車輛計(jì)數(shù)是智能控制的關(guān)鍵，為防止車輛出現(xiàn)漏檢的現(xiàn)象，環(huán)狀絕緣電線在地下的鋪設(shè)我們?cè)O(shè)采取在每個(gè)車行道上中的出口地(停車線處)以及在離出口地一定遠(yuǎn)的進(jìn)口的地方各鋪設(shè)一個(gè)相同的傳感器，方案如圖3(以典型的十子路口為例)，同一股道上的兩傳感器相距的距離為該股道正常運(yùn)行時(shí)所允許的最長停車車龍為好。3.4 干擾的來源 所謂干擾，就是有用信號(hào)以外的噪音或造成惡劣影響的變化部分的總稱。干擾源有的在設(shè)備內(nèi)部，有的在設(shè)備外部。 1. 外部干擾有：電臺(tái)及雷達(dá)發(fā)射的電磁波；太陽及其它天體輻射的電磁波；氣象條件、空中雷電、氣溫、濕度、地磁場(chǎng)影響；周圍電氣裝置如高壓輸電

36、線、汽車、日光燈、家用電器發(fā)出的電或磁的干擾；電機(jī)、接觸器的啟停和通斷；供電電源的波動(dòng)；各接地點(diǎn)間的點(diǎn)位差等。2. 內(nèi)部干擾有：信號(hào)線互相之間的串?dāng)_；多點(diǎn)接地造成的電位差；寄生振蕩；元件熱噪音、觸點(diǎn)電勢(shì)的影響；饋電系統(tǒng)電壓或電流突變引起的浪涌干擾；相鄰回路之間的耦合；數(shù)字地和摸擬地的影響等；在實(shí)際工作環(huán)境中，干擾總是客觀存在的。內(nèi)部干擾與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有關(guān)，它可以通過精心設(shè)計(jì)，改變結(jié)構(gòu)布局和生產(chǎn)工藝等方法，將內(nèi)部干擾抑制到工程所允許的程度。外部干擾是隨機(jī)的，它與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)無關(guān)，因而難以對(duì)干擾源加以限制，而只能針對(duì)不同情況，采用不同的方法來處理。3.5 抗干擾措施1. 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)中的抗干擾措施無論控制

37、系統(tǒng)的規(guī)模如何，在總體設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)該充分考慮系統(tǒng)的抗干擾措施，盡量提高它的抗干擾能力。在具體的電路設(shè)計(jì)上，應(yīng)注意一下幾個(gè)方面：提高系統(tǒng)電平、采用選通脈沖輸出、去耦電容、模擬量輸入方法、a/d轉(zhuǎn)換器的選用。2. 信號(hào)隔離在信號(hào)傳輸網(wǎng)絡(luò)中，為了避免形成接地環(huán)路引入的電位差，同時(shí)也是為了切斷干擾噪音的通道，需要將輸入和輸出的信號(hào)與系統(tǒng)本體在電路上分開，我們把這種措施稱之為信號(hào)隔離。當(dāng)然，采取了隔離措施之后，系統(tǒng)的信號(hào)傳輸功能仍應(yīng)保持不變。信號(hào)可分為開關(guān)量（或稱數(shù)字量）和模擬量兩大類型，信號(hào)隔離方法很多，主要有：開關(guān)隔離、光電耦合、固態(tài)繼電器、隔離放大器。第四章 交通燈控制程序設(shè)計(jì)4.1 十字路口交通燈

38、模擬控制時(shí)序圖南北紅東西綠東西黃東西紅南北綠南北黃25s3s2s25s3s2s25s3s2s十字路口交通信號(hào)燈控制示意圖和時(shí)序圖啟動(dòng)on4.2 plc的i/o分配與接線1. plc的i/o分配啟動(dòng)開關(guān)x0停止開關(guān)x0東西道綠燈y0南北道紅燈y3東西道紅燈y1南北道黃燈y4東西道黃燈y2南北道綠燈y52. plc的i/o接線啟動(dòng)sb1runx0say0y1y2y3y4y5東西黃燈東西綠燈東西紅燈南北紅燈南北黃燈南北綠燈comcomnl220sb24.3 控制程序梯形圖4.4程序設(shè)計(jì)第五章5.1 難點(diǎn)分析1.本程序在設(shè)計(jì)過程遇到了交通燈的閃亮的問題交通燈綠燈在實(shí)際運(yùn)行中是要經(jīng)過閃爍的，所以在設(shè)計(jì)程

39、序中也要加入這個(gè)功能，參考了一些plc的交通燈程序介紹時(shí)發(fā)現(xiàn)plc中有一些繼電器可以實(shí)現(xiàn)閃爍這些繼電器也就是plc內(nèi)部的功能繼電器，這是一種硬件實(shí)現(xiàn)功能的方法，雖然程序可以減少但比較死板閃爍頻率不能控制。由于對(duì)plc內(nèi)部的功能繼電器不太熟悉（不同型號(hào)的plc內(nèi)部功能繼電器編號(hào)也不一樣）我想了一個(gè)用程序?qū)崿F(xiàn)的方法，此方法可以說是軟件實(shí)現(xiàn)功能的方法，雖然程序加長了但閃爍頻率可以控制比較靈活。2.在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中要注意寄存器、定時(shí)器等元件的編號(hào)是按八進(jìn)制進(jìn)行的，在寫某一步時(shí)，如果出現(xiàn)m104、m119、t1 k250等書寫時(shí)，是一定要避免的。3.在計(jì)數(shù)器的使用時(shí)，一定要設(shè)置計(jì)數(shù)器的初始化復(fù)位，并在計(jì)數(shù)器使用完畢后一步使其復(fù)位，否則將不能使用設(shè)置好的計(jì)數(shù)器，或者不能按設(shè)置要求來進(jìn)行計(jì)數(shù)。5.2 調(diào)試的錯(cuò)誤與修改方法經(jīng)過設(shè)計(jì)，想一次性把程序完成是非常難的，在調(diào)試中就出現(xiàn)了不少的錯(cuò)誤。1.剛開始的時(shí)候把程序?qū)戇M(jìn)去然后運(yùn)行卻發(fā)現(xiàn)有些燈亮不起來而且在完成了一個(gè)周期后就循環(huán)不起來了。那時(shí)真的不知道從哪里入手，只好一條一條